EA026547B1 - Fuel rod cladding, fuel rod and fuel assembly - Google Patents
Fuel rod cladding, fuel rod and fuel assembly Download PDFInfo
- Publication number
- EA026547B1 EA026547B1 EA201600211A EA201600211A EA026547B1 EA 026547 B1 EA026547 B1 EA 026547B1 EA 201600211 A EA201600211 A EA 201600211A EA 201600211 A EA201600211 A EA 201600211A EA 026547 B1 EA026547 B1 EA 026547B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- fuel
- trapezoid
- shell
- rib
- liquid metal
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/02—Fuel elements
- G21C3/04—Constructional details
- G21C3/06—Casings; Jackets
- G21C3/08—Casings; Jackets provided with external means to promote heat-transfer, e.g. fins, baffles
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C1/00—Reactor types
- G21C1/02—Fast fission reactors, i.e. reactors not using a moderator ; Metal cooled reactors; Fast breeders
- G21C1/03—Fast fission reactors, i.e. reactors not using a moderator ; Metal cooled reactors; Fast breeders cooled by a coolant not essentially pressurised, e.g. pool-type reactors
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/02—Fuel elements
- G21C3/04—Constructional details
- G21C3/06—Casings; Jackets
- G21C3/07—Casings; Jackets characterised by their material, e.g. alloys
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/02—Fuel elements
- G21C3/04—Constructional details
- G21C3/06—Casings; Jackets
- G21C3/12—Means forming part of the element for locating it within the reactor core
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C21/00—Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of reactors or parts thereof
- G21C21/02—Manufacture of fuel elements or breeder elements contained in non-active casings
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/02—Fuel elements
- G21C3/04—Constructional details
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области ядерной энергетики и может быть использовано при изготовлении тепловыделяющих элементов (твэлов) и тепловыделяющих сборок (ТВС) для реакторов с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем (ТЖМТ), а также при изготовлении имитаторов твэлов для использования в облучательных устройствах, предназначенных для исследования работоспособности реальных твэлов.The invention relates to the field of nuclear energy and can be used in the manufacture of fuel elements (fuel elements) and fuel assemblies (FAs) for reactors with a heavy liquid metal coolant (TJMT), as well as in the manufacture of fuel element simulators for use in irradiation devices designed to study the health of real fuel rods.
Уровень техникиState of the art
В предшествующем уровне техники широко представлены твэлы, оболочка которых представляет собой металлический трубчатый элемент, выполненный из стойкого к ТЖМТ металла или сплава, на котором спирально расположено выступающее за поверхность трубчатого элемента по меньшей мере одно ребро (см. реферат к публикации 1ΡΗ 02163694). Сам твэл в соответствии с данным патентом включает оболочку, в которую загружены гранулы оксида урана или плутония, на концах которой установлены заглушки. Спиральные ребра у оболочки выполнены за одно целое с трубчатым элементом с заданной высотой и числом витков по всей длине трубы на внешней ее поверхности. Ребра способствуют поддержанию дистанции между твэлами в процессе эксплуатации, а также позволяют добиться улучшения теплоотвода.In the prior art, fuel rods are widely represented, the cladding of which is a metal tubular element made of TJMT-resistant metal or alloy, on which at least one rib protruding beyond the surface of the tubular element is helically (see abstract to publication 1 02163694). The fuel rod itself in accordance with this patent includes a shell in which granules of uranium oxide or plutonium are loaded, at the ends of which plugs are installed. The spiral ribs at the shell are made in one piece with the tubular element with a given height and number of turns along the entire length of the pipe on its outer surface. The ribs contribute to maintaining the distance between the fuel rods during operation, and also help to improve the heat sink.
К сожалению, в реферате не раскрывается состав материала, из которого выполнена оболочка твэла и конфигурация ребер, что не позволяет судить об эксплуатационных характеристиках самого твэла, в частности об его стойкости к ТЖМТ.Unfortunately, the essay does not disclose the composition of the material from which the cladding of the fuel rod and the configuration of the ribs are made, which does not allow us to judge the operational characteristics of the fuel rod itself, in particular, its resistance to TLCM.
В патенте КИ2267175 раскрывается оребренная оболочка твэла, выполненная из алюминия и предназначенная для использования в исследовательских реакторах типа ИРТ. Каждая такая оболочка снабжена четырьмя дистанционирующими винтовыми ребрами и каждое ребро в сечении представляет собой прямоугольник.In the patent KI2267175 disclosed finned cladding of a fuel rod made of aluminum and intended for use in research reactors such as IRT. Each such shell is equipped with four spacing screw ribs and each rib in section is a rectangle.
В патенте также раскрывается сам твэл, который включает упомянутую оболочку из алюминия с дистанционирующими винтовыми ребрами на наружной поверхности, герметизированную по торцам заглушками, внутри которой размещен топливный сердечник.The patent also discloses a fuel rod itself, which includes the said aluminum shell with spacing screw ribs on the outer surface, sealed at the ends with plugs, inside which the fuel core is placed.
В патенте также раскрывается тепловыделяющая сборка, включающая кожух, внутри которого расположены данные тепловыделяющие элементы и дистанционирующие решетки для их размещения.The patent also discloses a fuel assembly including a casing within which these fuel elements and spacer grids are located to accommodate them.
К недостаткам известного технического решения относится низкая стойкость твэлов и сборки в расплавах тяжелых жидкометаллических теплоносителей, что связано, во-первых, с низкой температурой плавления алюминия = 660°С.The disadvantages of the known technical solutions include the low resistance of the fuel rods and assemblies in melts of heavy liquid metal coolants, which is associated, firstly, with a low melting point of aluminum = 660 ° C.
Кроме того, прямоугольный профиль ребра в соответствии с известным патентом будет вызывать высокие концентрации напряжений в местах сопряжения ребер с оболочкой, что также будет приводить к потере стойкости в среде ТЖМТ.In addition, the rectangular profile of the ribs in accordance with the well-known patent will cause high stress concentrations at the junctions of the ribs with the shell, which will also lead to a loss of resistance in the medium.
Наиболее близкое техническое решение к предложенному раскрыто в патенте ОВ 1459562.The closest technical solution to the proposed disclosed in patent OV 1459562.
Оболочка в соответствии с данным патентом представляет собой трубчатый элемент, выполненный из нержавеющей стали, на внешней стороне которого расположено по меньшей мере одно спирально расположенное ребро. Это ребро представляет собой скрученную в спираль проволоку (или две проволоки), намотанную по спирали вокруг трубчатого элемента.The shell in accordance with this patent is a tubular element made of stainless steel, on the outside of which at least one helically located rib is located. This rib is a spiral wire (or two wires) twisted into a spiral, wound in a spiral around a tubular element.
Соответственно, в патенте раскрывается также сам тепловыделяющий элемент, включающий такую оболочку и ядерное топливо в виде карбида урана, а также сборка, содержащая в сборе такие элементы.Accordingly, the patent also discloses the fuel element itself, including such a shell and nuclear fuel in the form of uranium carbide, as well as an assembly containing such elements in an assembly.
Как следует из описания способа, формирование ребер в виде свернутой в пружину проволоки позволяет прикреплять ребра в виде скрученной в спираль проволоки только в некоторых точках крепления, а не в виде сплошной линии. Это позволит избежать застоя теплоносителя в местах сопряжения ребер и трубчатого элемента, что позволят теплоносителю более эффективно перемещаться вдоль твэлов. В то же время, как указывают авторы изобретения, конструкция ребер будет обладать приемлемой жесткостью, чтобы ребра смогли выполнять свои дистанционирующие функции.As follows from the description of the method, the formation of ribs in the form of a wire rolled into a spring allows you to attach the ribs in the form of a wire twisted into a spiral only at certain points of attachment, and not in the form of a solid line. This will help to avoid stagnation of the coolant at the interface between the ribs and the tubular element, which will allow the coolant to move along the fuel rods more efficiently. At the same time, as the authors of the invention indicate, the design of the ribs will have acceptable rigidity so that the ribs can perform their distance functions.
В известном патенте, к сожалению, не указывается как осуществляют крепление таких ребер, но возможно крепление выполнено при помощи точечной сварки.In the well-known patent, unfortunately, it is not indicated how the fastening of such ribs is carried out, but the fastening is possible by spot welding.
Однако нержавеющие стали имеют ограниченную свариваемость. При контактной точечной сварке в металле сварной точки могут образовываться усадочные раковины и горячие трещины, способные распространяться в материале оболочки. Крепление проволоки к оболочке с помощью контактной сварки приведет к образованию в оболочке дефектов.However, stainless steels have limited weldability. In contact spot welding, shrink shells and hot cracks can form in the weld metal, which can propagate in the shell material. The fastening of the wire to the sheath by resistance welding will lead to the formation of defects in the sheath.
Кроме того, свернутая в пружину проволока, закрепленная в отдельных точках, будет смещаться в потоке теплоносителя по высоте твэла и отрываться от оболочки в местах сварки.In addition, a wire rolled into a spring, fixed at individual points, will be displaced in the coolant flow along the height of the fuel rod and detached from the shell at the weld points.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик твэлов и сборок за счёт обеспечения длительной стойкости оболочки в среде ТЖМТ, такого, как свинец или эвтектический сплав свинца и висмута.The objective of the invention is to improve the operational characteristics of the fuel rods and assemblies by providing long-term durability of the cladding in the medium TJMT, such as lead or eutectic alloy of lead and bismuth.
Техническим результатом изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик тепловыделяющих элементов и сборок за счёт обеспечения длительной стойкости оболочки в среде ТЖМТ, такого как свинец или эвтектический сплав свинца и висмута. Дополнительными техническими резуль- 1 026547 татами являются также обеспечение технологичности изготовления оболочки твэла, уменьшение гидравлического сопротивления активной зоны и интенсификация процессов теплообмена за счет обеспечения более легкого протекания ТЖМТ вдоль ребер. Кроме того, техническими результатами являются уменьшение концентрации напряжений и снижение опасности появления дефектов у основания ребра, обусловленных как способом производства, так и последующей эксплуатацией твэла, а, следовательно, устранение коррозионного разрушения твэлов.The technical result of the invention is to improve the operational characteristics of the fuel elements and assemblies due to the long-term durability of the shell in the medium TJMT, such as lead or a eutectic alloy of lead and bismuth. Additional technical results are also the provision of manufacturability of the fuel cladding, reduction of the hydraulic resistance of the core and the intensification of heat transfer processes by providing an easier flow of HLM along the ribs. In addition, the technical results are a decrease in the concentration of stresses and a decrease in the risk of defects at the base of the rib due to both the production method and subsequent operation of the fuel rod, and, consequently, the elimination of the corrosion destruction of the fuel elements.
На достижение указанных технических результатов оказывают влияние следующие существенные признаки.The achievement of these technical results is influenced by the following essential features.
Оболочка тепловыделяющего элемента для реакторов с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем представляет собой цельнокатаный трубчатый элемент со спирально закрученными ребрами, расположенными на наружной поверхности упомянутого элемента, выполненный из хромокремнистой стали ферритно-мартенситного класса с величиной зерна феррита не менее номера 7 по ГОСТ 5639, а форма поперечного сечения ребра представляет в сечении трапецию с углом раскрытия от 22 до 40°, а форма поперечного сечения ребра представляет в сечении трапецию со скругленными углами при вершине трапеции и со сглаженными углами (галтелью) в основании трапеции.The shell of the fuel element for reactors with a heavy liquid metal coolant is a solid-rolled tubular element with helically twisted ribs located on the outer surface of the said element, made of chrome-silicon steel of ferritic-martensitic class with a ferrite grain size of at least number 7 according to GOST 5639, and the cross-sectional shape the ribs are in section a trapezoid with an opening angle of 22 to 40 °, and the cross-sectional shape of the ribs is in section a trapezoid with bubbled apex angles trapezoid with rounded corners (fillet) at the base of the trapezoid.
В частных воплощениях изобретения оболочка выполнена из стали с содержанием хрома от 10 до 12 мас.% и кремния от 1,0 до 1,3 мас.%.In private embodiments of the invention, the shell is made of steel with a chromium content of 10 to 12 wt.% And silicon from 1.0 to 1.3 wt.%.
В предпочтительных воплощениях изобретения оболочка может иметь четыре спирально закрученных ребра, расположенных на равном расстоянии друг от друга.In preferred embodiments of the invention, the sheath may have four spirally twisted ribs spaced equidistant from each other.
В этом случае каждое ребро имеет высоту не менее 0,75 мм, толщину стенки не более 0,6 мм и угол раскрытия ребра от 30 до 40°.In this case, each rib has a height of not less than 0.75 mm, a wall thickness of not more than 0.6 mm, and an opening angle of the rib of 30 to 40 °.
В других воплощениях изобретения форма поперечного сечения ребра, представляет в сечении трапецию со скругленными углами при вершине трапеции, радиус скругления которых составляет 0,2-0,35 мм.In other embodiments of the invention, the cross-sectional shape of the ribs is in section a trapezoid with rounded corners at the apex of the trapezoid, the radius of rounding of which is 0.2-0.35 mm
Форма поперечного сечения ребра может представлять в сечении трапецию со сглаженными углами в основании трапеции с радиусом сопряжения 0,55-0,9 мм.The cross-sectional shape of the ribs can be a trapezoid in cross section with smoothed corners at the base of the trapezoid with a mating radius of 0.55-0.9 mm.
Поставленная задача также решается тепловыделяющим элементом для реакторов с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем, который включает данную оболочку, герметизированную по торцам заглушками, и размещенное внутри оболочки ядерное топливо.The problem is also solved by a fuel element for reactors with a heavy liquid metal coolant, which includes this shell, sealed at the ends with plugs, and nuclear fuel placed inside the shell.
Поставленная задача также решается тепловыделяющей сборкой для реакторов с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем которая включает силовой каркас и установленные на нем, по меньшей мере, одну удерживающую решетку и тепловыделяющие элементы, выполненные с использованием вышеприведенных существенных признаков и фиксируемые в удерживающей решетке.The problem is also solved by a fuel assembly for reactors with a heavy liquid metal coolant that includes a power frame and at least one holding grid and fuel elements installed on it, made using the above essential features and fixed in the holding grid.
При этом дистанционированние тепловыделяющих элементов между собой осуществляется по принципу ребро к ребру.In this case, the distance of the fuel elements between themselves is carried out on the principle of edge to edge.
При этом сборка может содержать две удерживающие решетки, расположенные в верхней и нижней частях силового каркаса.In this case, the assembly may contain two retaining lattices located in the upper and lower parts of the power frame.
При этом силовой каркас может быть выполнен в виде трубы.In this case, the power frame can be made in the form of a pipe.
Перечень фигурList of figures
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен внешний вид оболочки, на фиг. 2 - поперечное сечение оболочки, на фиг. 3 - поперечное сечение одного ребра.The essence of the claimed invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows the appearance of the shell; FIG. 2 is a cross-sectional view of the casing; 3 is a cross section of one rib.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Позиции означают следующее:Positions mean the following:
1) Оболочка твэла.1) The cladding of the fuel rod.
2) Дистанционирующие винтовые ребра.2) Remote screw ribs.
3) Скругленный угол у вершины ребра.3) The rounded corner at the top of the rib.
4) Сглаженный угол в основании ребра.4) The smooth angle at the base of the rib.
Оболочка 1 (см. фиг. 1, 2) представляет собой цельнокатаный трубчатый элемент с расположенными на наружной поверхности оболочки 1 дистанционирующими винтовыми ребрами 2.The shell 1 (see Fig. 1, 2) is a one-piece tubular element with spacing screw ribs 2 located on the outer surface of the shell 1.
Оболочка 1 выполнена из хромокремнистой стали ферритно-мартенситного класса с величиной зерна феррита не менее номера 7 по ГОСТ 5639 и имеет наружный диаметр по ребрам от 9,8 до 13,5 мм, толщину оболочки от 0,38 до 0,55 мм, внутренний диаметр оболочки от 7,2 до 11,2 мм и шероховатость наружной и внутренней поверхностей не более 1,2 мкм по параметру Ка по ГОСТ 2789.Shell 1 is made of ferritic-martensitic chromium-silicon steel with a ferrite grain size of at least number 7 according to GOST 5639 and has an outer diameter along the ribs of 9.8 to 13.5 mm, a shell thickness of 0.38 to 0.55 mm, and an inner the diameter of the shell is from 7.2 to 11.2 mm and the roughness of the outer and inner surfaces is not more than 1.2 μm according to the parameter Ka according to GOST 2789.
В качестве хромокремнистой стали ферритно-мартенситного класса в примерах наилучшего воплощения изобретения использована сталь 16Х12МВСФБР-Ш (ЭП823-Ш). Эта сталь имеет следующий состав, мас.%: углерод - 0,14-0,18, кремний - 1,0-1,3, марганец - 0,5-0,8, хром - 10,0-12,0, никель - 0,5-0,8, ванадий - 0,2-0,4, молибден - 0,6-0,9, вольфрам - 0,5-0,8, ниобий - 0,2-0,4, бор < 0,006 (по расчету), церий - <0,1 и железо - остальное.As chromium-silicon steel of a ferritic-martensitic class, in the examples of the best embodiment of the invention, steel 16Kh12MVSFBR-Sh (EP823-Sh) was used. This steel has the following composition, wt.%: Carbon - 0.14-0.18, silicon - 1.0-1.3, manganese - 0.5-0.8, chromium - 10.0-12.0, nickel - 0.5-0.8, vanadium - 0.2-0.4, molybdenum - 0.6-0.9, tungsten - 0.5-0.8, niobium - 0.2-0.4, boron <0.006 (calculated), cerium - <0.1, and iron - the rest.
По комплексу служебных свойств (высокое сопротивление вакансионному распуханию, низкая скорость радиационной ползучести, высокая коррозионная стойкость в свинце-висмуте) сталь ЭП823-Ш является наиболее подходящим материалом для оболочек твэлов реакторов с тяжелым жидкометалличе- 2 026547 ским теплоносителем.According to the set of service properties (high resistance to vacancy swelling, low radiation creep rate, high corrosion resistance in lead-bismuth), EP823-Ш steel is the most suitable material for cladding of fuel elements of reactors with heavy liquid metal coolant.
Количество ребер может варьироваться.The number of ribs may vary.
В наиболее желательном воплощении изобретения оболочка включает 4 ребра.In the most desirable embodiment of the invention, the shell includes 4 ribs.
Каждое ребро 2 (см. фиг. 3) выступает над оболочкой и в сечении представляет собой трапецию со скругленными вершинами и скругленными углами у основания (галтелью). Угол раскрытия ребра составляет от 22 до 40°, в наиболее желательных воплощениях - от 30 до 40°.Each rib 2 (see Fig. 3) protrudes above the shell and in section is a trapezoid with rounded vertices and rounded corners at the base (fillet). The opening angle of the rib is from 22 to 40 °, in the most desirable embodiments, from 30 to 40 °.
Такая конфигурация ребра, обеспечивает технологичность изготовления оболочки твэла, позволяет уменьшить гидравлическое сопротивление активной зоны и интенсифицирует процессы теплообмена за счет обеспечения более легкого протекания ТЖМТ вдоль ребер. Кроме того, выполнение ребер со сглаженными вершинами и галтелями в местах сопряжения с оболочкой позволяет уменьшить концентрацию напряжений и опасность появления дефектов у основания ребра, обусловленных как способом производства, так и последующей эксплуатацией твэла, а, следовательно, избежать коррозионного разрушения твэлов.This configuration of the ribs ensures the manufacturability of the cladding of the fuel rod, reduces the hydraulic resistance of the core and intensifies heat transfer processes by providing an easier flow of the fuel oil along the ribs. In addition, the implementation of the ribs with smoothed vertices and fillets at the interface with the cladding allows to reduce the stress concentration and the risk of defects at the base of the ribs due to both the production method and the subsequent operation of the fuel rod, and, therefore, to avoid the corrosion of the fuel rods.
Наиболее желательные параметры для оболочек следующие: толщина стенки оболочки - не более 0,6 мм, предпочтительно 0,4 мм; высота ребра от 0,55 до 0,85 мм, предпочтительно 0,75 мм, угол раскрытия от 22 до 40°, предпочтительно 30°, радиус скругления угла 3 у вершины от 0,2 до 0,35 мм, предпочтительно 0,2 мм, и радиус галтели 4 у основания от 0,55 до 0,9 мм, предпочтительно 0,7 мм.The most desirable parameters for the shells are as follows: the wall thickness of the shell is not more than 0.6 mm, preferably 0.4 mm; the height of the rib is from 0.55 to 0.85 mm, preferably 0.75 mm, the opening angle is from 22 to 40 °, preferably 30 °, the corner radius of the corner 3 at the apex is from 0.2 to 0.35 mm, preferably 0.2 mm and a fillet radius 4 at the base of 0.55 to 0.9 mm, preferably 0.7 mm.
Каждое ребро 2 отстоит от другого на равном расстоянии друг от друга и закручено по спирали с шагом от 450 до 1000 мм, предпочтительно 750 мм. Предпочтительно оболочка 1 выполнена с левой навивкой ребер.Each rib 2 is spaced from the other at an equal distance from each other and twisted in a spiral with a pitch of 450 to 1000 mm, preferably 750 mm. Preferably, the shell 1 is made with left-wound ribs.
Пример конкретного выполнения.An example of a specific implementation.
Методом холодной прокатки из трубной заготовки стали ЭП823-Ш получали трубу с 4 спиральными ребрами для изготовления оболочек твэлов.By the method of cold rolling from a tube billet of steel EP823-Ш, a pipe with 4 spiral ribs for the manufacture of cladding of fuel elements was obtained.
Диаметр оболочки по ребрам составляет 13,5 мм, толщина стенки оболочки составляет 0,4 мм, внутренний диаметр оболочки 11,2 мм. Ребра имеют высоту 0,75 мм, ширину на половине высоты ребра 0,75 мм, отношение высоты ребра к толщине стенки 1,85 мм. Сечение ребра представляло собой трапецию со сглаженными углами при вершине трапеции с радиусом скругления, равным 0,2 мм, радиусом галтельной части - 0,7 мм. Угол раскрытия ребра составил 30°. Ребра закручивались по спирали с шагом 750 мм (левая навивка).The diameter of the shell along the ribs is 13.5 mm, the wall thickness of the shell is 0.4 mm, and the inner diameter of the shell is 11.2 mm. The ribs have a height of 0.75 mm, a width at half the height of the ribs 0.75 mm, the ratio of the height of the ribs to the wall thickness of 1.85 mm. The cross section of the rib was a trapezoid with smooth angles at the top of the trapezoid with a radius of rounding equal to 0.2 mm and a radius of the fillet portion of 0.7 mm. The opening angle of the ribs was 30 °. The ribs were twisted in a spiral with a pitch of 750 mm (left winding).
В полученную оболочку закладывалось ядерное топливо на основе диоксида урана и полученные твэлы герметизировались верхним и нижним хвостовиками (заглушками).Nuclear fuel based on uranium dioxide was placed in the resulting shell, and the resulting fuel elements were sealed with the upper and lower shanks (plugs).
Для получения тепловыделяющей сборки собранные твэлы устанавливались в силовой каркас с дистанционированием между собой по принципу ребро к ребру и фиксировались в верхней, промежуточной и нижней решетке, которые установлены на силовом каркасе. Полученная сборка устанавливалась в реактор.To obtain a fuel assembly, the assembled fuel rods were installed in the power frame with spacing between them on the principle of edge to edge and were fixed in the upper, intermediate and lower lattice, which are mounted on the power frame. The resulting assembly was installed in the reactor.
Изобретение позволяет изготовить оболочку с ребрами как единое целое, а также снизить вероятность появления дефектов в местах концентраций напряжений, что обеспечивает стабильные характеристики жаропрочности и коррозионной стойкости в контакте с ТЖМТ при температурах эксплуатации.EFFECT: invention makes it possible to manufacture a shell with ribs as a whole, and also to reduce the likelihood of defects in places of stress concentration, which provides stable characteristics of heat resistance and corrosion resistance in contact with HLMT at operating temperatures.
Изобретение позволяет реализовать дистанционирование тепловыделяющего элемента с соседними твэлами (ребро по ребру) между верхней и нижней опорными (для твэлов) дистанционирующими решетками ТВС, дистанционирование с конструкциями отражателя и опорных элементов ТВС (что позволяет упростить конструкцию ТВС) и обеспечить длительную стойкость в среде ТЖМТ (свинец, эвтектический сплав свинца и висмута) при соблюдении соответствующей технологии ТЖМТ (около 75000 ч), температурных и дозовых ограничений по оболочке твэла.The invention allows the spacing of a fuel element with adjacent fuel rods (rib along the edge) between the upper and lower supporting (for fuel rods) spacer grids of the fuel assemblies, spacing with the designs of the reflector and supporting elements of the fuel assemblies (which simplifies the design of the fuel assemblies) and ensures long-term durability in the medium of fuel and metal assemblies ( lead, a eutectic alloy of lead and bismuth), subject to the appropriate technology of TJMT (about 75,000 hours), temperature and dose restrictions on the cladding of a fuel rod.
Claims (11)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013151156/07A RU2551432C1 (en) | 2013-11-19 | 2013-11-19 | Fuel element jacket, fuel element and fuel assembly |
| PCT/RU2014/000407 WO2015076697A1 (en) | 2013-11-19 | 2014-06-03 | Fuel rod cladding, fuel rod and fuel assembly |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201600211A1 EA201600211A1 (en) | 2016-06-30 |
| EA026547B1 true EA026547B1 (en) | 2017-04-28 |
Family
ID=53179862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201600211A EA026547B1 (en) | 2013-11-19 | 2014-06-03 | Fuel rod cladding, fuel rod and fuel assembly |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10720244B2 (en) |
| EP (1) | EP3076397B1 (en) |
| JP (1) | JP2016537656A (en) |
| KR (1) | KR101814561B1 (en) |
| CN (1) | CN105723465B (en) |
| BR (1) | BR112016005659B1 (en) |
| CA (1) | CA2927573C (en) |
| EA (1) | EA026547B1 (en) |
| MY (1) | MY188797A (en) |
| RU (1) | RU2551432C1 (en) |
| UA (1) | UA117595C2 (en) |
| WO (1) | WO2015076697A1 (en) |
| ZA (1) | ZA201601808B (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2699229C1 (en) * | 2019-01-31 | 2019-09-04 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Low-power fast neutron modular nuclear reactor with liquid metal heat carrier and reactor core (versions) |
| RU2761857C1 (en) * | 2021-07-29 | 2021-12-13 | Акционерное общество «АКМЭ-инжиниринг» | Nuclear reactor core |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2615961C1 (en) * | 2015-11-26 | 2017-04-11 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Assembly of welded joint of fuel element jacket with plug made of high-chromium steel (versions) |
| ITUA20163713A1 (en) * | 2016-05-04 | 2017-11-04 | Luciano Cinotti | NUCLEAR REACTOR WITH SELF-SUPPORTING HAZELNUT |
| CN106297917B (en) * | 2016-09-14 | 2018-01-30 | 中国核动力研究设计院 | A kind of fuel assembly Dynamic Simulation device and its analogy method |
| EP3561817A4 (en) * | 2016-12-26 | 2020-07-01 | State Atomic Energy Corporation "Rosatom" on Behalf of The Russian Federation | CORE REACTOR FUEL ELEMENT AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME |
| CN106782684B (en) * | 2017-02-09 | 2018-06-19 | 中科瑞华原子能源技术有限公司 | For the fixed fuel assembly of wrapping wire and lead base reactor of high power density reactor core |
| RU2647127C1 (en) * | 2017-02-10 | 2018-03-14 | Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод" | Fuel assembly of nuclear reactor and method of its production |
| CN109036591B (en) * | 2017-06-08 | 2021-10-15 | 中广核工程有限公司 | Nuclear reactor core |
| CN108665984A (en) * | 2018-05-08 | 2018-10-16 | 西安交通大学 | An Experimental Setup to Study the Migration Characteristics of Fuel Particles in Severe Accidents of Lead-Based Reactors |
| RU2686662C1 (en) * | 2018-08-23 | 2019-04-30 | Акционерное общество "Ордена Трудового Красного Знамени и ордена труда ЧССР опытное конструкторское бюро "ГИДРОПРЕСС" | Nuclear reactor fuel assembly |
| CN110415843B (en) * | 2019-08-08 | 2021-01-26 | 中国核动力研究设计院 | Resistance adjusting mechanism and reactor closed fuel assembly hydraulics simulator who constitutes thereof |
| RU2755683C1 (en) * | 2021-03-15 | 2021-09-20 | Акционерное общество «АКМЭ-инжиниринг» | Nuclear reactor core fuel assembly |
| CN113470840B (en) * | 2021-06-21 | 2023-01-17 | 清华大学 | Method for manufacturing spiral multi-blade nuclear fuel element |
| CN113458166B (en) * | 2021-06-30 | 2023-04-21 | 北京科技大学 | Cold drawing forming device and forming method for cladding tube with spiral ribs |
| CN115050488A (en) * | 2022-06-24 | 2022-09-13 | 中国核动力研究设计院 | Fuel pipe for improving thermal performance, fuel sleeve structure and fuel assembly |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1046147A (en) * | 1964-02-27 | 1966-10-19 | Commissariat Energie Atomique | Improvements in and relating to heat exchangers |
| US3282335A (en) * | 1963-09-06 | 1966-11-01 | Sulzer Ag | Heat transfer tube |
| JPS63434A (en) * | 1986-06-20 | 1988-01-05 | Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp | High strength ferrite steel for atomic reactor |
| RU38421U1 (en) * | 2003-12-16 | 2004-06-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. акад. А.А. Бочвара" | TVEL FOR RESEARCH REACTORS AND FUEL ASSEMBLY (OPTIONS) BASED ON IT |
| RU2298848C1 (en) * | 2005-09-22 | 2007-05-10 | ФГУП Опытное конструкторское бюро "ГИДРОПРЕСС" | Fuel assembly |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1459562A (en) | 1974-03-07 | 1976-12-22 | Atomic Energy Authority Uk | Nuclear reactor fuel elements |
| US4011133A (en) * | 1975-07-16 | 1977-03-08 | The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration | Austenitic stainless steel alloys having improved resistance to fast neutron-induced swelling |
| JPS5880597U (en) * | 1981-11-27 | 1983-05-31 | 株式会社東芝 | fuel assembly |
| JPS60155652A (en) * | 1984-01-25 | 1985-08-15 | Hitachi Ltd | Heat resistant steel |
| JPS6289840A (en) * | 1985-10-15 | 1987-04-24 | Kawasaki Steel Corp | Ferrous metallic material excellent in neutron irradiation brittlement-resisting property |
| JPH0216394A (en) | 1988-06-30 | 1990-01-19 | Shimadzu Corp | Turbo molecular drag pump |
| JPH02163694A (en) | 1988-12-19 | 1990-06-22 | Japan Nuclear Fuel Co Ltd<Jnf> | Fuel rod for fast breeder |
| JPH06508884A (en) * | 1991-07-10 | 1994-10-06 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | Materials and processed products for the nuclear industry and their manufacturing methods |
| CN2240704Y (en) * | 1995-08-28 | 1996-11-20 | 华南理工大学 | Internal and external spiral tuberculated pipe with small spiral angle |
| JPH10265867A (en) * | 1997-03-25 | 1998-10-06 | Hitachi Ltd | High performance alloy, its production and use |
| ES2302769T3 (en) * | 2001-04-05 | 2008-08-01 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | FUEL ASSEMBLY. |
| RU2262753C2 (en) * | 2003-10-06 | 2005-10-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство Российской Федерации по атомной энергии | Fast reactor fuel element (versions) and the can for its fabrication |
| RU2267175C2 (en) | 2003-10-14 | 2005-12-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. акад. А.А. Бочвара" | Heat-generating element for research reactors and a based on it heat-generating assembly (versions) |
| RU2295785C2 (en) * | 2005-03-24 | 2007-03-20 | Эдуард Алексеевич Болтенко | Fuel assembly |
| US8181891B2 (en) * | 2009-09-08 | 2012-05-22 | General Electric Company | Monolithic fuel injector and related manufacturing method |
| WO2011143172A1 (en) * | 2010-05-11 | 2011-11-17 | Thorium Power, Inc. | Fuel assembly with metal fuel alloy kernel and method of manufacturing thereof |
| CN103106929B (en) * | 2013-02-04 | 2016-03-02 | 中国核动力研究设计院 | The modified annular fuel element of supercritical water reactor and the fuel assembly of formation thereof |
-
2013
- 2013-11-19 RU RU2013151156/07A patent/RU2551432C1/en active
-
2014
- 2014-06-03 WO PCT/RU2014/000407 patent/WO2015076697A1/en active Application Filing
- 2014-06-03 EP EP14864912.2A patent/EP3076397B1/en active Active
- 2014-06-03 UA UAA201602297A patent/UA117595C2/en unknown
- 2014-06-03 KR KR1020167007299A patent/KR101814561B1/en active IP Right Grant
- 2014-06-03 EA EA201600211A patent/EA026547B1/en not_active IP Right Cessation
- 2014-06-03 BR BR112016005659-0A patent/BR112016005659B1/en active IP Right Grant
- 2014-06-03 US US15/021,698 patent/US10720244B2/en active Active
- 2014-06-03 JP JP2016554165A patent/JP2016537656A/en active Pending
- 2014-06-03 CA CA2927573A patent/CA2927573C/en active Active
- 2014-06-03 CN CN201480050893.9A patent/CN105723465B/en active Active
- 2014-06-03 MY MYPI2016700886A patent/MY188797A/en unknown
-
2016
- 2016-03-15 ZA ZA2016/01808A patent/ZA201601808B/en unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3282335A (en) * | 1963-09-06 | 1966-11-01 | Sulzer Ag | Heat transfer tube |
| GB1046147A (en) * | 1964-02-27 | 1966-10-19 | Commissariat Energie Atomique | Improvements in and relating to heat exchangers |
| JPS63434A (en) * | 1986-06-20 | 1988-01-05 | Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp | High strength ferrite steel for atomic reactor |
| RU38421U1 (en) * | 2003-12-16 | 2004-06-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. акад. А.А. Бочвара" | TVEL FOR RESEARCH REACTORS AND FUEL ASSEMBLY (OPTIONS) BASED ON IT |
| RU2298848C1 (en) * | 2005-09-22 | 2007-05-10 | ФГУП Опытное конструкторское бюро "ГИДРОПРЕСС" | Fuel assembly |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2699229C1 (en) * | 2019-01-31 | 2019-09-04 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Low-power fast neutron modular nuclear reactor with liquid metal heat carrier and reactor core (versions) |
| RU2761857C1 (en) * | 2021-07-29 | 2021-12-13 | Акционерное общество «АКМЭ-инжиниринг» | Nuclear reactor core |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201600211A1 (en) | 2016-06-30 |
| CN105723465A (en) | 2016-06-29 |
| UA117595C2 (en) | 2018-08-27 |
| WO2015076697A1 (en) | 2015-05-28 |
| ZA201601808B (en) | 2017-06-28 |
| CA2927573C (en) | 2019-04-30 |
| CN105723465B (en) | 2018-03-06 |
| RU2013151156A (en) | 2015-05-27 |
| EP3076397A4 (en) | 2017-04-12 |
| BR112016005659B1 (en) | 2022-08-23 |
| US20160225468A1 (en) | 2016-08-04 |
| JP2016537656A (en) | 2016-12-01 |
| US10720244B2 (en) | 2020-07-21 |
| CA2927573A1 (en) | 2015-05-28 |
| EP3076397B1 (en) | 2018-08-22 |
| BR112016005659A2 (en) | 2017-08-01 |
| KR101814561B1 (en) | 2018-01-04 |
| EP3076397A1 (en) | 2016-10-05 |
| RU2551432C1 (en) | 2015-05-27 |
| KR20160086815A (en) | 2016-07-20 |
| MY188797A (en) | 2022-01-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2551432C1 (en) | Fuel element jacket, fuel element and fuel assembly | |
| US2902422A (en) | Nuclear reactor fuel rod assembly | |
| CN109935371A (en) | A double-sided cooled annular fuel rod with wound wire | |
| JP6325525B2 (en) | Fuel bundles for liquid metal cooled reactors | |
| RU2691628C1 (en) | Nuclear fuel element of nuclear reactor | |
| RU2524681C2 (en) | Fuel element for nuclear reactor | |
| RU2646597C1 (en) | Fuel element of reactor on fast neutrons | |
| RU2598542C1 (en) | Fast neutron reactor fuel element, element for spacing fuel element and method (versions) of making element | |
| JP5308744B2 (en) | Control rod | |
| RU38421U1 (en) | TVEL FOR RESEARCH REACTORS AND FUEL ASSEMBLY (OPTIONS) BASED ON IT | |
| RU2755683C1 (en) | Nuclear reactor core fuel assembly | |
| JP5042768B2 (en) | Zirconium-based alloy | |
| CN116997976B (en) | Nuclear reactor core fuel assemblies | |
| RU2360305C2 (en) | Reactor fuel element | |
| KR101539345B1 (en) | The preparing method of tubular nuclear fuel rod and the tubular nuclear fuel rod thereby | |
| EA042938B1 (en) | FUEL ASSEMBLY OF THE NUCLEAR REACTOR CORE | |
| GB1604075A (en) | Fuel assemblies for use in nuclear reactors | |
| JP5551869B2 (en) | Zirconium-based alloy, water-cooled nuclear reactor fuel assembly and channel box using the same | |
| Duret et al. | Fuel pin cluster for a high-power reactor | |
| RU70040U1 (en) | Nuclear reactor fuel rod | |
| JPH04500722A (en) | fuel assembly | |
| JP2007315944A (en) | Control rod for nuclear reactor | |
| JP2010133986A (en) | Nuclear fuel assembly | |
| JPS6060584A (en) | Composite type coated pipe and manufacture thereof | |
| JP2014119337A (en) | Control rod |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AZ KG TJ TM RU |
|
| TC4A | Change in name of a patent proprietor in a eurasian patent |